一种抗边界磨损的车削刀片

技术领域

本发明涉及刀具技术领域，特别是涉及一种抗边界磨损的车削刀片。

背景技术

高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金”，主要应用于航空航天领域和能源领域。由于高温合金具有导热系数低、高温化学活性高和弹性模量小等特点，在切削过程表现为切削力大、切削温度高、加工硬化倾向大等问题，是典型的难加工材料之一。车削刀片在加工高温合金等难加工材料时的磨损方式以边界磨损为主，这主要是由于材料硬化导致。现有技术的车削刀片主要存在如下问题：

1、过度锋利的刀刃容易在加工过程中崩刃，过钝的刀刃容易加剧加工硬化，导致磨损更快；

2、现有切削刀片的切削刃几何结构参数相同，无法同时满足不同背吃刀量和进给加工要求，仅能进行粗加工或者精加工，需要对工件进行粗精不同程度加工时，需要采用不同的刀片，影响加工效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种抗边界磨损的车削刀片，通过结构改进，使得使该刀片具有锋利的刀尖结构同时具有良好的切削刃强度，能有效抵抗加工过程边界磨损，可提高刀片的使用寿命；能同时满足高温合金车削粗加工和精加工的双重需求，可以实现“一刀多用”的组合加工，从而提高加工生产效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种抗边界磨损的车削刀片，包括周边轮廓大致成多边形形状的刀片本体；刀片本体具有上端面、下端面和连接在上、下端面之间的对应于多边形的边的多个侧面以及连接于两相邻侧面之间的对应于多边形的角的圆弧面；所述刀片本体还设有贯穿上下端面的中心孔；所述刀片本体设置为关于中心孔的中心轴呈旋转对称结构；所述上、下端面具有完全相同的结构，并成上下对称结构；所述上端面、下端面分别与所述侧面、圆弧面相交形成切削刃；切削刃向内设有断屑槽；所述切削刃包括对应于角部位置处的圆弧状切削刃和配置于圆弧状切削刃两边的侧切削刃；所述断屑槽沿切削刃向中心孔的方向依次设置有第一圆弧前刀面、第二圆弧前刀面、断屑槽底圆弧面和断屑台，所述第一圆弧前刀面和第二圆弧前刀面圆滑连接，所述第二圆弧前刀面和断屑台通过断屑槽底圆弧面连接。

所述第一圆弧前刀面与所述第二圆弧前刀面交点处的公切线与水平线的夹角为α；对应于所述圆弧状切削刃的区域，所述夹角α的值保持不变；对应于所述侧切削刃的区域，由所述圆弧状切削刃向侧切削刃的方向延伸时，所述夹角α的值逐渐减小，且对应于所述侧切削刃的区域的夹角α的值大于等于对应于所述圆弧状切削刃的区域的夹角α的值。

所述夹角α取值范围为3°～25°。α过小，刀尖锋利度不足，在加工高温合金等难加工材料时切削力过大，加剧加工硬化情况，容易导致造成刀片刃口磨损严重；α过大，刀片刃口强度不足，在加工过程易造成刀尖崩损，使刀片刃口提前失效。

所述第一圆弧前刀面的圆弧半径为R1；对应于所述圆弧状切削刃的区域，所述圆弧半径R1的值保持不变；对应于所述侧切削刃的区域，由所述圆弧状切削刃向侧切削刃的方向延伸时，所述圆弧半径R1的值逐渐增大，同时，第一圆弧前刀面的水平宽度W1也逐渐增大，且对应于所述侧切削刃的区域的圆弧半径R1的值大于等于对应于所述圆弧状切削刃的区域的圆弧半径R1的值。

所述第一圆弧前刀面的圆弧半径R1取值范围为0.2mm～3mm，第一圆弧前刀面的水平宽度W1取值范围为0.05mm～0.8mm。

所述第二圆弧前刀面的圆弧半径为R2；对应于所述圆弧状切削刃的区域，所述圆弧半径R2的值保持不变；对应于所述侧切削刃的区域，由所述圆弧状切削刃向侧切削刃的方向延伸时，所述圆弧半径R2的值逐渐增大，同时，第二圆弧前刀面的水平宽度W2也逐渐增大，且对应于所述侧切削刃的区域的圆弧半径R2的值小于等于对应于所述圆弧状切削刃的区域的圆弧半径R2的值。

所述第二圆弧前刀面的圆弧半径R2取值范围为0.5mm～5mm，第二圆弧前刀面的水平宽度W2取值范围为0.1mm～1.0mm。

在对应于所述侧切削刃的区域，由所述圆弧状切削刃向侧切削刃的方向延伸时，断屑槽底圆弧面的最低点与对应端面之间的垂直距离H呈逐渐减小。

所述垂直距离H取值范围为0.3mm～2.5mm。

所述刀片本体由高速钢、硬质合金、CBN和PCD中的一种或多种材料制作而成。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明由于将第一圆弧前刀面、第二圆弧前刀面、断屑槽底圆弧面依次光顺连接，共同构成完整的光滑曲面，且刀片主切削部位采用变半径、变前角、变刃宽以及变槽深的复杂曲面结构，这使得刀片在能保证刀片的锋利性的同时使刀片的刃口强度得到了提高，从而提高刀片抗边界磨损能力；同时在不同的背吃刀量和进给下能保证加工锋利度和强度要求以及刀片受力合理性，满足粗加工和精加工的加工要求。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种抗边界磨损的车削刀片不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的实施例的立体构造示意图；

图2是本发明的实施例的俯视图；

图3是图2中的C部放大示意图；

图4是沿图2中的D-D线的剖视图一；

图5是沿图2中的E-E线的剖视图一；

图6是沿图2中的D-D线的剖视图二；

图7是沿图2中的E-E线的剖视图二。

图中：1、刀片本体；2、中心孔；3、上端面；4、下端面；5、侧面；6、圆弧面；7、切削刃；7A、圆弧状切削刃；7B、侧切削刃；8、断屑槽；81、第一圆弧前刀面；81A、圆弧状切削刃第一圆弧前刀面；81B、侧切削刃第一圆弧前刀面；82、第二圆弧前刀面；82A、圆弧状切削刃第二圆弧前刀面；82B、侧切削刃第二圆弧前刀面；83、断屑槽底圆弧面；83A、圆弧状切削刃断屑槽底圆弧面；83B、侧切削刃断屑槽底圆弧面；84、断屑台；84A、圆弧状切削刃断屑台；84B、侧切削刃断屑台。

具体实施方式

实施例

参见图1至图3所示，本发明的一种抗边界磨损的车削刀片，包括周边轮廓大致成多边形形状的刀片本体1；本实施例的刀片本体1的周边轮廓大致四边形形状；刀片本体1具有上端面3、下端面4和连接在上、下端面之间的对应于多边形的边的多个侧面5以及连接于两相邻侧面5之间的对应于多边形的角的圆弧面6；值得注意的是，本发明申请所限定的“上”、“下”仅表示结构之间的对应位置关系，如图1所示，当刀片本体1翻转180度之后，原来的上端面则成为下端面，原来的下端面变成上端面；所述刀片本体1还设有贯穿上下端面的中心孔2；所述刀片本体1设置为关于中心孔1的中心轴呈旋转对称结构；所述上端面3、下端面4具有完全相同的结构，并成上下对称结构；所述上端面3、下端面4分别与所述侧面5、圆弧面6相交形成切削刃7；切削刃7向内设有断屑槽8；所述切削刃7包括对应于角部位置处的圆弧状切削刃7A和配置于圆弧状切削刃两边的侧切削刃7B；所述断屑槽8沿切削刃7向中心孔2的方向依次设置有第一圆弧前刀面81、第二圆弧前刀面82、断屑槽底圆弧面83和断屑台84，所述第一圆弧前刀面81和第二圆弧前刀面82圆滑连接，所述第二圆弧前刀面82和断屑台84通过断屑槽底圆弧面83连接。

参见图4至图5所示，本实施例中，所述的第一圆弧前刀面81包括与圆弧状切削刃7A和侧切削刃7B分别相对的圆弧状切削刃第一圆弧前刀面81A和侧切削刃第一圆弧前刀面81B；所述的第二圆弧前刀面82包括与圆弧状切削刃7A和侧切削刃7B分别相对的圆弧状切削刃第二圆弧前刀面82A和侧切削刃第二圆弧前刀面82B；所述的断屑槽底圆弧面83包括与圆弧状切削刃7A和侧切削刃7B分别相对的圆弧状切削刃断屑槽底圆弧面83A和侧切削刃断屑槽底圆弧面83B；所述的断屑台84包括与圆弧状切削刃7A和侧切削刃7B分别相对的圆弧状切削刃断屑台84A和侧切削刃断屑台84B。

参见图6至图7所示，本实施例中，所述第一圆弧前刀面81与所述第二圆弧前刀面82交点处的公切线与水平线的夹角为α；对应于所述圆弧状切削刃的区域，所述的夹角α的值α

本实施例中，所述夹角α取值范围为3°～25°。α过小，刀尖锋利度不足，在加工高温合金等难加工材料时切削力过大，加剧加工硬化情况，容易导致造成刀片刃口磨损严重；α过大，刀片刃口强度不足，在加工过程易造成刀尖崩损，使刀片刃口提前失效。

本实施例中，所述第一圆弧前刀面81的圆弧半径为R1；对应于所述圆弧状切削刃的区域即圆弧状切削刃第一圆弧前刀面81A，所述圆弧半径R1的值R10保持不变；对应于所述侧切削刃的区域即侧切削刃第一圆弧前刀面81B，由所述圆弧状切削刃向侧切削刃的方向延伸时，所述圆弧半径R1的值R11逐渐增大，同时，侧切削刃第一圆弧前刀面81B的水平宽度W1也逐渐增大，且对应于所述侧切削刃的区域的圆弧半径R1的值大于等于对应于所述圆弧状切削刃的区域的圆弧半径R1的值，即R11≤R10。

本实施例中，所述第一圆弧前刀面81的圆弧半径R1取值范围为0.2mm～3mm，侧切削刃第一圆弧前刀面81B的水平宽度W1取值范围为0.05mm～0.8mm。

本实施例中，所述第二圆弧前刀面的圆弧半径为R2；对应于所述圆弧状切削刃的区域即圆弧状切削刃第二圆弧前刀面82A，所述圆弧半径R2的值R20保持不变；对应于所述侧切削刃的区域即侧切削刃第二圆弧前刀面82B，由所述圆弧状切削刃向侧切削刃的方向延伸时，所述圆弧半径R2的值R21逐渐增大，同时，侧切削刃第二圆弧前刀面82B的水平宽度W2也逐渐增大，且对应于所述侧切削刃的区域的圆弧半径R2的值大于等于对应于所述圆弧状切削刃的区域的圆弧半径R2的值，即R21≤R20。

本实施例中，所述第二圆弧前刀面82的圆弧半径R2取值范围为0.5mm～5mm，侧切削刃第二圆弧前刀面82B的水平宽度W2取值范围为0.1mm～1.0mm。

本实施例中，在对应于所述侧切削刃的区域即侧切削刃断屑槽底圆弧面83B，由所述圆弧状切削刃向侧切削刃的方向延伸时，侧切削刃断屑槽底圆弧面83B的最低点与对应端面(本实施例为上端面3)之间的垂直距离(即垂直高度)H呈逐渐减小。

本实施例中，所述垂直距离H取值范围为0.3mm～2.5mm。

本实施例中，所述刀片本体1由高速钢、硬质合金、CBN和PCD中的一种或多种材料制作而成。

本发明的一种抗边界磨损的车削刀片，由于将第一圆弧前刀面81、第二圆弧前刀面82、断屑槽底圆弧面83依次光顺连接，共同构成完整的光滑曲面，且刀片主切削部位采用变半径(R1、R2)、变前角(α)、变刃宽(W)以及变槽深(H)的复杂曲面结构，这使得刀片在能保证刀片的锋利性的同时使刀片的刃口强度得到了提高，从而提高刀片抗边界磨损能力，提高刀片的使用寿命；同时在不同的背吃刀量和进给下能保证加工锋利度和强度要求以及刀片受力合理性，满足粗加工和精加工的双重需求，可以实现“一刀多用”的组合加工，从而提高加工生产效率。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。